DL 506-92 六氟化硫氣體絕緣設(shè)備中水分含量現(xiàn)場測量方法.doc

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? 中華人民共和國電力行業(yè)標準 DL506—92 六氟化硫氣體絕緣設(shè)備中 水分含量現(xiàn)場測量方法 ? 中華人民共和國能源部1992-12-31批準?????????????????? 1993-07-01實施 ? 1?適用范圍 ????本標準適用于六氟化硫氣體絕緣設(shè)備在交接試驗及運行中的預(yù)防性試驗時絕 緣氣體中水分含量的測量。 2?引用標準 ????GB8905—88 六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測導(dǎo)則 ????GB5832.1～5832.2—86 氣體中微量水分的測定 ????JJG1012—87 常用計量名詞術(shù)語及其定義 3?名詞術(shù)語 3.1?水蒸氣(water vapour) ????亦稱水氣。水的氣體，由水汽化或冰升華而成。 3.2?濕度(humidity) ????氣體中水蒸氣的含量。 3.3?濕氣(wetgas) ????干氣和水蒸氣組成的混合物。 3.4?露點溫度(dew-point temperature) ????在一定的壓力下，濕氣被水面飽和時的溫度。 3.5?霜點溫度(frost-point tempetature) ????在一定壓力下，濕氣被冰面所飽和時的溫度。 3.6?水蒸氣壓力(water vapour pressure) ????濕氣(體積為V、溫度為T)中的水蒸氣于相同體積V、溫度T條件下單獨存在 時的壓力，稱為水蒸氣分壓力。 3.7?飽和水蒸氣壓(saturation warer vapour pressure) ????水蒸氣與水(或冰)面共處于相平衡時的水蒸氣壓。 3.8?質(zhì)量混合比(mixing ratio) ????濕氣中水蒸氣的質(zhì)量與干氣的質(zhì)量之比。 3.9?重量比(weight ratio) ????質(zhì)量混合比乘以106。 3.10?體積比(volume ratio) ????濕氣中水蒸氣分體積與干氣的分體積之比值的106倍。 3.11?測量的重復(fù)性(repeatability of measurement) ????在實際相同的測量條件下(如同一方法、同一觀測者、同一計量器具，在同一 實驗室內(nèi)，于很短的時間間隔內(nèi))，對同一被測量進行連續(xù)多次測量時，其測量結(jié)果 的一致程度。 4?對測量儀器的要求 4.1?用于氣體中微量水分測量的儀器需要定期校驗，校驗結(jié)果證書的有效期為一 年。校驗數(shù)據(jù)的處理方法見附錄A。 4.2?微量水分測量儀器應(yīng)設(shè)有專人保管，由專人操作。 4.3?電解式微量水分分析儀測量范圍應(yīng)滿足0～1000×10-6(體積比)。 4.4?電解式微量水分分析儀在30×10-6～1000×10-6范圍的引用誤差不得超過± 5.0%。 4.5?冷凝式露點水分測量儀和阻容式露點水分分析儀器測量露點范圍應(yīng)滿足10～- 60℃。 4.6?冷凝式露點水分測量儀和阻容式露點水分測量儀器的測量誤差：10～-30℃ 時，±1.5℃；-30～-50℃時，±2.0℃；-50～-60℃時，±3.0℃。 4.7?有自校功能的阻容式水分測量儀器，在30×10-6～1500×10-6的曲線范圍內(nèi) 輸入校驗對應(yīng)值，不得少于5點。 5?測量方法 5.1?電解法 5.1.1?氣密性檢查 ????測試系統(tǒng)所有接頭處應(yīng)無泄漏，否則，會由于空氣中水分的滲入而使測量結(jié)果 偏高。可用以下方法試漏： ????將盛有水的U形壓力計接在氣體出口處，調(diào)節(jié)氣路壓力，使U形管內(nèi)壓差為 1000mm水柱，關(guān)閉氣源，經(jīng)5min水柱下降不超過5mm，說明系統(tǒng)氣密性良好， 必要時應(yīng)升高壓力繼續(xù)試驗。若發(fā)現(xiàn)漏氣，則應(yīng)分段檢查予以解決。 5.1.2?六氟化硫氣體流量的標定 ????用于測量流量的浮子流量計應(yīng)用皂膜流量計標定，要求標定100mL/min和 50mL/min兩點，標定過程中浮子應(yīng)保持穩(wěn)定。 5.1.3?電解池的檢查 5.1.3.1?電解池靈敏度檢查 ????將被測氣體流量從100mL/min降為50mL/min時，所讀到的含水量應(yīng)該是初始 值的一半(分別扣除相應(yīng)流速的標底后)，最大相對偏差為10%。若讀到的值比初始 值的一半明顯偏離，則需要通過計量檢定后進行分析，得出結(jié)論。 5.1.3.2?電極間短路檢查 ????取去電解池兩端接線柱上的接線片，用萬用表的100(Ω)檔的表筆與接線柱相 接，萬用表指針從低阻值明顯地向高阻值逐漸變化，證明有充電現(xiàn)象，電解池是正 常的；否則，是無充電現(xiàn)象，需要清洗涂敷或更換。 5.1.4?電解池及測量儀器的干燥 ????利用高純氮氣進行干燥，將控制閥置于干燥檔，緩慢打開測試流量閥，以20～ 50mL/min的流量干燥電解池。為節(jié)約用氣，旁通流量可減小或關(guān)閉，至表頭示值 下降至5×10-5以下，越低越好。 5.1.5?測量 ????將控制閥置于“測量位置”，準確調(diào)節(jié)測試流量為100mL/min，直到儀器示值 穩(wěn)定后讀數(shù)，該讀數(shù)減去標底值為被測氣中水分含量。 5.1.6?重復(fù)測量操作方法 ????將控制閥切換到“干燥位置”約20～30s(可根據(jù)儀器電解池的電解效果的快 慢而定)，然后切換至“測量位置”直到示值穩(wěn)定后讀數(shù)。 5.1.7?計算 ????當環(huán)境溫度和壓力(包括高原地區(qū))偏離儀器設(shè)計溫度和標準大氣壓時，根據(jù) GB11605-89推薦的氣體狀態(tài)方程公式進行修正。 ????A公式 式中 qV——校正后氣體的流量，mL/min; ???? p0——標準狀態(tài)壓力，Pa； ???? Ta——環(huán)境熱力學(xué)溫度，K； ? q′V——微水儀規(guī)定的標準工作量，mL/min; ???? T0——標準狀態(tài)溫度，273.1 5K； ???? pa——環(huán)境壓力，Pa。 ????B公式  式中 pa——環(huán)境壓力，Pa; ???? Ta——環(huán)境熱力學(xué)溫度，K； ???? V——選定的皂膜流量計的容量管體積，mL； ???? τ——皂膜推移V所需時間，s。 5.2?冷凝露點法 ????冷凝露點測量儀器按制冷方式分為制冷劑制冷和半導(dǎo)體制冷，按對溫度的測量 方式分為目視測量和光電測量兩種。 5.2.1?測量系統(tǒng)、管路及接頭等應(yīng)無泄漏。 5.2.2?冷凝露點測量室和采樣系統(tǒng)的溫度應(yīng)高于待測氣體的露點溫度至少2℃。 5.2.3?使用目視測量的儀器進行測量時應(yīng)注意降溫速率，采用制冷劑時，制冷的速 率應(yīng)相對穩(wěn)定，以免產(chǎn)生過冷現(xiàn)象，尤其在接近測試露點時，冷卻速度應(yīng)盡量放 慢。 5.2.4?測量時露點測量室的出氣端通大氣，露點測量室內(nèi)壓力等于環(huán)境壓力。 5.2.5?鏡面污染的處理 ????當固體顆粒、污著物、油污等進入儀器，鏡面受污染時會引起測量的露點偏 離。除大氣外的其他蒸氣也能在鏡面上冷凝，使所觀察到的露點不同于相應(yīng)的水 蒸氣含量的露點。在低露點測量時，有時會因鏡面上附著雜質(zhì)，測量值偏高。因 此可以用滌綢沾無水乙醇或四氯化碳輕輕擦洗鏡面，再用干凈的滌綢擦干凈。如 果儀器有特殊規(guī)定，則按儀器的規(guī)定清理。 5.2.6?測量方法 5.2.6.1?用光電測量方式測量的露點儀器，在測量時可按儀器的說明書操作，直接 得出露點值。 5.2.6.2?用目視測量方式測量的露點儀器，操作者需要掌握熟練的操作技能。操作 方法如下： ????a.被測氣體的流量應(yīng)固定在0.5～1.0L/min，氣體流過測量槽3～5min后放入 冷卻劑。 ????b.槽內(nèi)冷卻時間間隔速度每次不得超過2℃，接近終點露點5℃時，以5℃/min 的降溫速度冷卻，直至看到鏡面有霧狀沉積物時為止。 ????c.記下看到白色沉積物的溫度t1，此時不再加入冷卻劑。 ????d.記下溫度繼續(xù)下降達到的最低溫度t2，它低于t1約0.5～1℃。 ????e.溫度回升時記下沉積物完全消失的溫度t3。它高于最低溫度t2約6～8℃。 ????f.露點是達到的最低溫度t2和沉積物完全消失時的溫度t3的平均值。 5.2.7?測量重復(fù)性 ????測量時，直到連續(xù)三次測試的露點差不大于±1.5℃為止。 5.3?阻容法 ????用阻容法測量的微量水分測量儀器種類很多，要按照說明書操作。 5.3.1?儀器的干燥 ????儀器在開機后示值若高于-50℃，則應(yīng)通干燥高純氮氣，使示值低于-50℃以下 再進行測量。 5.3.2?傳感器的保護 ????為防止傳感器的老化和保證檢測精確度，傳感器在不用時應(yīng)帶著保護罩放在裝 有干燥劑(分子篩)的密封干燥筒中保存。拆卸保護罩時，應(yīng)絕對避免直接用手指或 其他東西觸摸，此外使用傳感器時應(yīng)避免劇烈振動和沖擊。 5.3.3?傳感器的清理方法 ????將傳感器浸泡在乙烷或甲苯試劑中10min，再將傳感器從乙烷或甲苯中取出， 浸泡在蒸餾水中10min，從蒸餾水中取出放在烘箱中2h，烘箱溫度控制在50±2 ℃，由烘箱中取出放入取樣室內(nèi)，接好干燥高純氮氣，通氣干燥。 5.3.4?清理后的傳感器連同儀器應(yīng)重新校驗。 6?測量管路與測量接頭 6.1?測量管路用不銹鋼管或聚四氟乙烯管，長度一般在2m左右，內(nèi)徑2～3mm。 6.2?接頭要求用金屬材料，內(nèi)墊用金屬墊片或用聚四氟乙烯墊片。如是壓接或焊接 的接頭，應(yīng)將焊劑和油脂清除掉。 6.3?不銹鋼管道的清洗 ????未經(jīng)使用或嚴重污染的不銹鋼管道必須清洗后使用。清洗時，用5%的熱磷酸 三鈉沖洗，用蒸餾水沖至中性，再用無水乙醇沖洗，然后用高純氮氣吹10～20min， 吹干后將管兩端封好備用。 6.4?聚四氟乙烯管的清洗 ????未經(jīng)使用的聚四氟乙烯管，一般用蒸餾水沖洗數(shù)分鐘，再用無水乙醇沖一次， 然后用高純氮氣吹15～20min，最后將其兩端封好備用。 7?測量注意事項 7.1?測量時注意被測量設(shè)備與微量水分測量儀器應(yīng)該使用專用接頭和管路連接，儀 器要按說明書操作。緩慢開啟設(shè)備閥門，仔細調(diào)節(jié)壓力和流速。測量過程中要保持 測量流量的穩(wěn)定。 7.2?測量完畢后，儀器應(yīng)該用干燥氮氣吹10～20min后將儀器關(guān)閉，把儀器接頭 封好備用。 7.3?用于測量的管路要盡量縮短，并保證接頭的密封性。 7.4?取樣測量管路和接頭與設(shè)備連接前，各接頭和管路部分要用500W以上的吹風(fēng) 機用熱風(fēng)吹10～15min，方可與儀器連接。 7.5?測量儀器的氣體出口應(yīng)該配有10m以上的排氣管，防止大氣中的水分從排氣口 進入儀器而影響測量結(jié)果，避免測試人員受到六氟化硫氣體的污染。 7.6?測量時環(huán)境溫度與濕度為 ????環(huán)境溫度：5～35℃(盡可能在10～30℃下測量)。 ????相對濕度：不大于85%。 7.7?陰雨天氣不準在室外測量。 7.8?室內(nèi)測量時必須具備通風(fēng)設(shè)備。 7.9?測量壓力 7.9.1?測量壓力要求與大氣壓力相同，儀器測量室出氣口直接與大氣相通。 7.9.2?特殊情況下測量壓力也可以高于大氣壓力，但要求按照說明書操作。 7.10?當測量結(jié)果接近設(shè)備中六氟化硫氣體的水分允許含量標準的臨界值時，至少 應(yīng)該復(fù)測一次。 7.11?水分含量的計算按附錄B所述方法進行。 7.12?冰面上的飽和蒸汽壓按附錄C選取。 8?測量結(jié)果報告 ????測量結(jié)果報告應(yīng)包括以下內(nèi)容： ????a.被測設(shè)備名稱、型號、出廠編號。 ????b.微水測量儀器名稱、型號、校驗日期。 ????c.環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力、天氣狀況。 ????d.測量結(jié)果和分析意見。 ????e.測量日期：年、月、日、時。 ????f.測量工作人員、審核、負責(zé)人。 ????g.利用特殊方式測量時，需要注明測量方法和計算方法。 附 錄 A 微量水分測量儀校驗數(shù)據(jù)的處理 ? ????目前水分儀的校驗采用的是與標準含水量氣體對比檢測的方法。校驗結(jié)果產(chǎn)生 一組對應(yīng)的標準值與實測值。如何處理這兩個變量間的關(guān)系，可采用下述兩種方 法： A1?曲線法 ????用作圖的方法描繪出這兩個變量間的關(guān)系，即以標準值xi、實測值yi分別為橫 坐標與縱坐標，通過描點得到一條反映x、y關(guān)系的曲線。 A2?采用回歸分析方法 ????用統(tǒng)計的方法表達兩個變量間的關(guān)系，如校驗中得到n組數(shù)據(jù)，標準值xi和實 測值yi，假設(shè)x、y間有線性關(guān)系，即具有y=a+bx的形式，要從試驗數(shù)據(jù)中確定 常數(shù)a、b，一般采用最小二乘法配線。當偏差平方和最小時，所得直線為最佳直 線。 ????由數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得到：  ? ????其中、分別代表平均值。 ????確定了a、b值，也就得到了x與y的對應(yīng)關(guān)系。xi與yi這樣一組數(shù)據(jù)是否存 在線性關(guān)系可以用相關(guān)系數(shù)γ來校驗。  ????如果γ=±1，則認為測量值與標準值沒有偏差，也就是x、y嚴格遵從直線關(guān) 系。如γ=0，則x、y不存在直線關(guān)系。一般γ值應(yīng)越接近±1越好。 ????綜上所述，用統(tǒng)計的方法確定水分儀校驗中n組標準值xi和實測值yi間的函數(shù) 關(guān)系的方法，是先假設(shè)x和y具有線性關(guān)系，且具有y=a+bx的形式。用計算y=a 系數(shù)γ的方法進行相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗。在確定其線性關(guān)系后，就可以計算 出y=a+bx中的a、b值，確定標準值與實測值之間的關(guān)系，并可將其應(yīng)用于水分 檢測中測試數(shù)據(jù)的校正。 ????對于能夠進行在線標定的阻容式儀器，其校驗后的數(shù)據(jù)處理應(yīng)該按照儀器輸入 程序的要求進行。 附 錄 B 氣體中水分含量測量計算公式 ????對氣體中水分含量進行測量時可以用各種測量單位來表達，如露點、飽和蒸汽 壓、體積比、重量比、絕對濕度、相對濕度。用測得的露點可以進行測量單位之間 的換算。 B1?符號和意義 ???? pw——在測量露點下水蒸氣壓力，Pa; ???? pt——整個測試系統(tǒng)的總壓力，Pa； ???? KV——以體積表示的水分含量，×10-6； ??? KW——以重量表示的水分含量，×10-6； ??? MW——水分子的分子量； ??? ——測試溫度下水的飽和蒸氣壓，Pa； ??? Rh——相對濕度，%； ??? Ta——環(huán)境溫度，K； ??? Ah——絕對濕度，g/L； ??? ——測試壓力下的飽和蒸汽壓，Pa； ??? ——環(huán)境壓力下的飽和蒸汽壓，Pa。 B2?各種測量單位之間的換算 B2.1?氣體含水量的體積比  B2.2?氣體含水量的重量比  B2.3?氣體含水量的相對值——相對濕度  B2.4?氣體含水量的絕對值——絕對濕度  B2.5?非環(huán)境壓力下的飽和蒸氣壓  附 錄 C 冰面上的飽和蒸汽壓 ? 續(xù)表 ? 續(xù)表 ? __________________ ????附加說明： ????本標準由能源部氣體絕緣金屬封閉電器標準化技術(shù)委員會提出并歸口。 ????本標準由能源部電力科學(xué)研究院負責(zé)編寫。 ????參加編寫單位：華北電力試驗研究所、青海電力試驗研究所、華東電力試驗研 究所、黑龍江電力試驗研究所、華中電力試驗研究所、吉林省電力試驗研究所。 ????本標準主要起草人金耀珠、朱芳菲。